Katie Halls ideales Zuhause hat keine Steckdosen, aber die Struktur, die sie sich vorstellt, wird mit den gleichen Geräten ausgestattet sein, die in fast jeder modernen Wohnung zu finden sind. Der einzige Unterschied? Die Elektronik - wie Breitbildfernseher, Kühlschränke, Computer und Lampen - wird mit Energie versorgt, die drahtlos von innerhalb der Wände übertragen wird.
Es ist eine Vision von der Zukunft, die nicht so weit hergeholt ist, wie es scheint, besonders wenn man die Grundlagen dafür erkennt Die Technologie existiert bereits. Unmittelbar um die Wende des 20. Jahrhunderts versuchte der einflussreiche Erfinder und Thomas-Edison-Rivale Nikola Tesla, mit seiner Arbeit an Wechselströmen einen Turm zu bauen, der weit entfernte Standorte wie Wohnhäuser und Unternehmen drahtlos mit Strom versorgen sollte.
Obwohl die Pläne für diese Struktur verworfen wurden, nachdem die Investoren die Finanzierung eingestellt hatten, ein Startup namens WiTricity, in dem Hall tätig ist wie Der Chief Technology Officer hofft, aus dieser Vision eine neue Technologie zu entwickeln, mit der wir die Stecker endgültig beseitigen können.
Bisher hat das Unternehmen seine innovatives Ladegerät zum Aufladen bekannter Konsumgüter. Damit es funktioniert, muss beispielsweise ein Fernseher oder ein iPhone mit einem Empfänger ausgestattet sein. Für das Telefon entwarf WiTricity einen Sonderfall, der auf der diesjährigen Consumer Electronics Show vorgestellt wurde und mit dem Ladegerät synchronisiert wird. In Tests wurde nachgewiesen, dass das Gehäuse doppelt so schnell wie das Standard-5-Watt-Ladegerät des Smartphones mit Strom versorgt wird.
Um zu demonstrieren, wie die Technologie funktioniert, hat das Unternehmen ein Video veröffentlicht, in dem gezeigt wird, wie ein Benutzer das Ladegerät unter seinem Schreibtisch anbringen kann, der eingesteckt ist. Nachdem er ein iPhone hineingeschoben hat Im WiTricity-Fall beginnt das Gerät zu Laden Sie kabellos über den Tisch auf. Der Ladevorgang beginnt, wenn sich das Telefon innerhalb eines Bereichs von 3 m um die Stromquelle befindet (siehe Video). Mehrere Geräte können auch mit einem einzigen "Basisladegerät" aufgeladen werden.
Eines Tages, so glaubt das Unternehmen, wird fast jede Unterhaltungselektronik in weiten Teilen mit kabellosen Stromversorgungskapazitäten ausgestattet sein am meisten auf die gleiche Weise Mobile Geräte verfügen heute über integrierte Funktionen für Bluetooth und andere drahtlose Verbindungen. WiTricity unterhält bereits mehrere Partnerschaften mit Unternehmen, die die Technologie zur Entwicklung neuer Produkte einsetzen.
In gewisser Weise ähnelt die Technologie der "resonanten induktiven Kopplung" von WiTricity derjenigen, die in elektronischen Zahnbürsten verwendet wird. Um ein Magnetfeld zu erzeugen, werden elektrische Wechselströme durch eine Eisenspule geleitet, die sich in der Stromquelle der Zahnbürste befindet. Wenn dieses Feld mit einer anderen Spule in Kontakt kommt, die sich in der Zahnbürste befindet, wird ein Strom induziert, der das Gerät mit Strom versorgt. Diese Einrichtung ist zwar kabellos, jedoch durch die Tatsache begrenzt, dass die Magnetfelder relativ klein sind. Bei Verwendung dieser Methode müssten Haushaltsgeräte beim Aufladen in einer genauen Position und in unmittelbarer Nähe der Stromquelle aufgestellt werden.
Die resonante induktive Kopplung ist viel vielseitiger. Bei diesem Verfahren sind an jedem Ende der Induktionsspule in der Stromquelle flache, kreisförmige Metallplatten angebracht. Diese "Kondensatorplatten", wie sie sind genannt, sind leicht voneinander beabstandet, wodurch die Spule "mitschwingt", wenn Ströme durch sie fließen. Die Idee ist, dass ein durch Resonanz emittiertes Magnetfeld längere Strecken zurücklegen und mehr Energie übertragen kann effizient als herkömmliches drahtloses Laden, solange ein anderes Objekt (in diesem Fall eine Spule im Empfänger) mit ungefähr derselben Frequenz in Resonanz ist.
2007 hat ein Forscherteam am MIT in einem Experiment das Potenzial eines solchen Systems aufgezeigt. Sie konnten einen Resonator oder eine Stromquelle verwenden, um eine 60-Watt-Glühbirne einzuschalten, die etwa einen Meter entfernt saß. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht .
Bald darauf gründete der Erfinder, MIT-Physikprofessor Marin Soljačić, WiTricity, um die Technologie weiterzuentwickeln und zu vermarkten. Sein in Boston ansässiges Entwicklungsteam sucht nach Möglichkeiten, die Reichweite und Effizienz der Technologie zu verbessern, da die Komponenten wie Spule und Resonator verkleinert werden, um in kleinere mobile Geräte zu passen. (Größere Spulen bieten im Allgemeinen über größere Entfernungen eine bessere Effizienz.)
„Unsere Hauptkonkurrenten sind im Grunde genommen Kabel und Steckdose“, sagt Hall. „Um [die Technologie] dort einzusetzen, wo sie effizient genug ist, um praktisch zu sein, arbeiten wir an Verbesserungen wie der Integration von Sensoren, die davon abhängen, ob ein Gerät vorhanden ist Reichweite, erkennt automatisch, wann das Feld ein- oder ausgeschaltet werden muss, damit keine Energie verschwendet wird. “
Während der Gedanke, Energie durch eine Küchentheke zu leiten, um zum Beispiel einen Toaster zu betreiben, mit Sicherheit einige Augenbrauen hochzieht, ist das von ihnen geschaffene System nach Ansicht von Hall genauso sicher wie andere Formen der Energieübertragung, wie zum Beispiel das Eintreffen von WiFi-Signalen von einem Router.
„Die Energie, die von der Quelle ausgeht, ist eigentlich keine Elektrizität“, erklärt sie. "Wir bringen tatsächlich ein Magnetfeld in die Luft, das nicht strahlt und uns nicht beeinflusst."
Hall sagt, sie und ihr Team haben die Technologie so optimiert, dass sie mehr als nur konvertieren kann 95 Prozent der Energie des Magnetfelds werden in Elektrizität umgewandelt, was ausreicht, um ein Handy schneller als zu entsaften mit einem herkömmlichen Ladegerät.
Die Technologie hat jedoch ihre Skeptiker. Laut David Rose, Gründer von Ambient Devices, herrscht große Unsicherheit über die langfristige Einführung von drahtlosem Strom, da die Unterstützung der wichtigsten Akteure der Branche erforderlich sein wird.
"Es wird ganz Toyota brauchen, um alle Elektroautos der nächsten Generation zu produzieren, und Mercedes, Audi und alle anderen, damit die meisten Leute eines davon in ihrer Garage haben", sagte Rose gegenüber WGBH News . "Und es wird auch einen großen Unterhaltungselektronik-Player wie Samsung oder Apple und Starbucks brauchen und Orte, an die sich die Leute begeben, um diese Akzeptanz zu erlangen. Das ist eine große Herausforderung für das Unternehmen, wenn es um große systemweite Änderungen geht."
Wo werden die Verbraucher in Zukunft drahtlose Ferngespräche sehen? Das Unternehmen hat seine Technologie kürzlich an Toyota lizenziert, das laut Hall in den nächsten Jahren die Möglichkeit zum kabellosen Aufladen seiner künftigen Linie von Elektro- und Hybridfahrzeugen erweitern will. WiTricity hat auch Interesse und finanzielle Unterstützung von dem taiwanesischen Hersteller von Mobilelektronik Foxconn und dem Chiphersteller Intel erhalten.
"Es wird höchstwahrscheinlich anfangen, es kommerziell als eine Funktion zu vermarkten, die in die Anschaffungskosten für ein Auto oder ein Gerät eingepackt ist", sagt Hall. "Aber wenn die Technologie allgegenwärtiger wird, können Unternehmen damit beginnen, sie [drahtlos aufzuladen] in zu installieren." Wände und Fußboden und schließlich haben fast alle Gebäude keine Verkaufsstellen mehr.
